《一位老工程师的前沿物理科普贴》
第10节作者:
浅论物理 在量子引力论中,谈到空间——时间基本是平坦的;又说空间——时间在普朗克尺度下不是平坦的,而是处于一种泡沫的状态。实际上,它所涉及的仅仅是量子引力论中的“空间——时间”,指的是所有去形成这种泡沫平面的物质(量子)的运动轨迹——世界线的统计性规律。并且它恰恰是一直用欧几里得几何的绝对平面为基准才可能得出此结论。产生的误差是控制在不确定性原理所允许的统计性范畴内;这也是运动物质本身和周围场共同造成的必然现象。而在整个过程中不得不作为参考基准的“绝对空间”“绝对时间”和欧几里得几何并没有变化。
所以说,无论是“物质性”还是“卷曲”;由于两种时空名称混淆,确实给牛顿力学带来不利影响。这如同19世纪初,化学家道尔顿误用了“原子”的名称,结果给两千多年前的德漠克里特斯的正牌原子带去了已经永远无法抹掉的黑影,俗话说:“假话重复一千次,真的也就变成了假的。”所造成的这一“原子冤案”看来是无以平反了。人们应该清楚地看到至今,“绝对空间”、“绝对时间”及欧几里得几何依然没有改变。
时间,应该是人们常理认识的那样是永恒持续着;自恒古以来一直永不停滞不前地前进着。相对论所论述的宇宙大爆炸的时间,只能是一种局部的时间,所以它只能定义为在该个宇宙大爆炸瞬间为时间的起点,一直到该宇宙结束时为这段时间的终点。那么就可能同时存在着不同的时间,它们各自的起点是它们那个宇宙大爆炸的起点;却又不能同时灭亡。另外即使将来证明超光速存在的话,也不会出现时间倒流、甚至会回到历史之前去的荒唐事。
同样空间也是永恒无限的。而大爆炸理论中所讲的空间也是狭义的;它仅仅指某个大爆炸前的那一个无限小的奇点以及大爆炸后不断扩展的所有物质及能量所占据的空间范围。因为难免会出现无法解释的与其它大爆炸宇宙同时占据各自一部分空间的情况;甚至还会出现两个或更多大爆炸的空间相互共同侵占的情况。
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日期:2009-10-18 7:17:00
第三章 极大与极小
如今全球物理学家正追寻物理学中的大统一论,从最大的到最小的物质都适用的统一规律。最大的为宇宙,到底有多大。最小的是微粒子,又到底小到什么程度,如今这是两个至今人类尚未破解的谜。
牛顿创建的经典物理统领了物理学数百年,它所研究的基本上是人类较易直观感知的宏观事物,在这一领域经典物理运用的是那么得心应手,几乎完美得无懈可击。然而却没曾想当物理学跨入几乎看不见摸不着的无穷大与无穷小世界时,经典物理的局限性显出来了,在这两个领域它往往显得束手无策。
宇宙空间究竟有多大?根据目前最新的宇宙大爆炸理论来分析,宇宙的寿命已有150亿年。在150亿年前整个宇宙只是一个奇点,那么是否可以断言宇宙空间的极大值是以该奇点为球心,半经为150亿光年的球形空间。因为根据相对论,光速是一切运动速度的极限,那么从150亿年前宇宙诞生开始,从一个奇点大爆炸后膨胀至今,是不可能有任何物质会跑到150亿光年距离之外的。也正因为这个道理根据目前我们所能看到的最远距离的恒星是150亿光年远,而如果宇宙的年龄只有150亿岁,则我们不可能看到距离比150亿光年更远的恒星,因而在宇宙学中做出了宇宙年龄是150亿岁的推断。
当然,目前我们还无法想象这宇宙边缘处会是什么样的。人类还是在近百年爱因斯坦的相对论产生以后,才算是吹响了向宇宙空间探索的进军号。随之形成的大爆炸宇宙诞生的理论,根据星等亮度测算星球距离。红移现象的发现又产生了宇宙膨胀的理论;这甚至令一代宗师爱因斯坦跌破了眼镜,后悔不已,当初他曾做出推出宇宙常数来维持一个稳态宇宙的错误决策。就是今天我们所看到的最遥远星系的光,那也是它在150亿年前发射出来的;至于今天它到底在哪里,是否还在发光,是否还继续存在……等等;均是难以推测的未知数。不说那么远了,就说我们所存在的银河系,我们又能了解多少。就是我们每天享受其温暖的太阳,我们所见到的太阳光。也是它8分钟之前所发射出来的,这就是说我们如果想知道现在的太阳是什么样的,那也非得等八分钟以后才能知晓。
只能假想一下,我们已经站在宇宙最边缘的星球外侧,再往宇宙外边看,能看到什么呢?那里也许既无光又寒冷,四周漆黑一团温度只有2~3K。当然又也许我们偏偏来到了一个温度比太阳温度还要高出多少倍的火球,我们本身也立即化为光与灰烬。不说这些了,因为从地球出发前,我们是无法做出判断的,即是当时能判断了,又有谁知经过150亿光年的长途跋涉后,目的地处的情况又会有多大变化。
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日期:2009-10-19 09:06:58
就说我们已经站在宇宙最边缘往外看,也许我们会发现确实这里就是宇宙的边缘,因为前面全是墙壁,正是这无边无际的墙将我们整个宇宙封闭在这300亿光年直径的球体空间中了。我们的宇宙就是如同我们所推算出来的那么大,多么令人欣慰啊。接下来,我们是否会探测一下这球形空间外面的墙又是什么材料构成的,关键是它到底有多厚呢,我们可以在墙上打个洞钻进去,想办法钻穿它。但没曾想到我们整整钻了无数个300亿光年那么厚的距离,竟然还没将墙打透,那么,我们还敢断言,宇宙仅仅是300亿光年直径的球体那么大吗?
又也许,我们竟然很快将该墙钻透了,且不管这墙可能就象鸡蛋壳那么薄,也可能有许多个300亿光年那么厚,反正一样,都被我们钻穿了。那它外面必然又是空间。那么这空间又有多大,比300亿光年还大许多许多吗?这空间结束后它的外面还有壳吗?反正不管如何,我们都明白了,只要我们不是井底之蛙,现在还不敢断言。宇宙空间就是300亿光年直径球体那么大,甚至根本就无法断言宇宙空间究竟有多大。
其实根据现在最新的宇宙学的理论,宇宙自从大爆炸诞生以来至今一直在膨胀。并且还正处在继续加速膨胀的阶段。已发现最远的天体在150亿光年之远。那么应该断定在这150亿光年距离之外,必然有空间存在,否则膨胀又何以继续呢?那么这空间又有多大,已经没有任何参照物可用以判别了。但无论怎么说,这空间应该还在宇宙空间里;否则岂不成了宇宙在继续膨胀之中,而在边缘部分,却不断的消逝到宇宙之外的不知去处了,那不就太难以解释了……。不再往更深远处去思考,但假如这300亿光年直径之外仍然有空间存在,我们现在也缺乏判断宇宙空间有多大的能力。
看来这个问题,只能留给以后更聪明的人去解决了。
虽然,人类正在加紧探索宇宙空间,也开始设想在地球之外寻求与创造能适合人类搬迁生存的星球及环境。但毕竟我们现在连探索清楚自己生存所在地的太阳系中,除地球之外的其它星球的能力都不具备。而更遥远的星球现在即是人类拥有达到光速的火箭,想要去探索也仍然是望尘莫及。
至少在现在我们还是应该承认,物理学中的这个无穷大——大尺度的宏观宇宙空间的问题,我们还没有能力解释清楚。只能继续探索追求并从中汲取新的知识营养来不断增添人类科学技术的力量。目前人类在宏观宇宙空间最先进的理论,还是由爱因斯坦提出的相对论首开先河,霍金进一步发展的宇宙大爆炸、诞生、膨胀理论走在最前列。
物理学中的无穷小的问题,是量子力学中微观世界中的微粒问题。它与宇宙空间构成了物理学中的两个极端的问题。也是大统一理论中又一个极其重要而又关键的难题。物理学中的无穷小的探索,是需要在微观世界中进行。
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日期:2009-10-20 08:39:21
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